在射频识别（RFID）技术中，射频（RF）技术是一项最重要最基础的技术。要更好的学习和了解RFID技术，可以先从射频技术的基本概念和原理开始学习。
在电子学理论中，电流流过导体，导体周围会形成磁场。交变电流通过导体，导体周围会形成交变的电磁场，称为电磁波。在电磁波频率低于100khz时，电磁波会被地表吸收，不能形成有效的传输；当电磁波频率高于100khz时，电磁波可以在空气中传播，并经大气层外缘的电离层反射，形成远距离传输能力。我们把具有远距离传输能力的高频电磁波称为射频。射频技术在无线通信领域中被广泛使用，有线电视系统就是采用射频传输方式。
带宽：RF技术中最常用的名词之一，对模拟系统和数字系统定义是完全不同的。首先我们对模拟系统下的带宽进行分析，其单位为Hz，与频率相关
如下图所示，左边的一条竖线是带宽的低频点fz=2.407GHz，最右边的一条竖线是带宽的高频点fH=2.417GHz，中间的一条竖线是中心频率fo=2.412GHz。从这张图中我们可以认识到模拟带宽就是在频谱上找到fz和fH，然后进行计算。
其绝对带宽=2.417GHz-2.407GHz=100MHz
其相对带宽= 
这里要注意一点：在相对带宽相等的时候，其绝对带宽不一定相等，这个与中心频率相关。
在数字系统中，是以每秒传送的比特（bit）数表示带宽的，其单位为bps（bits per second）。
带宽知道是什么了，那宽带与窄带又是啥意思呢
? 模拟系统： 相对带宽>50%为宽带，相对带宽<50%为窄带
? 数字系统： 速度>1.5Mbps 为宽带，速度<1.5Mbps 为窄带
信道的容量就是指整个信道的传输速度能有多快，更加简单的理解就是最快能达到多少bps。要讨论信道容量，我们先了解一个非常关键的定理——香农定理（Shannon law）
公式为：
其中C为信道容量（信道最大可以传播是信息量），W为带宽
为信噪比。
从这个公式，可以理解为，如果一个信道的带宽越宽，其信号越强噪声越小这个信道可以获得越大的信道容量，这个公式非常关键，是通讯原理最关键的定理，在后面的所有的RFID相关的内容中都会用到。
波特率（baud rate）这个次大家也经常听到，比如串口设置波特率115200还是9200那波特率到底是怎么一个原理他与比特率有什么关系呢？
在电子通信领域，波特率（Baud rate）即调制速率，指的是信号被调制以后在单位时间内的变化，即单位时间内载波参数变化的次数。它是对符号传输速率的一种度量，单位“波特”（Baud）本身就已经是代表每秒的调制数，以“波特每秒”（Baud per second）为单位是一种常见的错误。
模拟线路信号的速率，以波形每秒的振荡数来衡量。如果数据不压缩，波特率等于每秒钟传输的数据位数，如果数据进行了压缩，那么每秒钟传输的数据位数通常大于调制速率，使得交换使用波特和比特/秒偶尔会产生错误。
在信息传输通道中，携带数据信息的信号单元叫码元，每秒钟通过信道传输的码元数称为码元传输速率，简称波特率。波特率是指数据信号对载波的调制速率，它用单位时间内载波调制状态改变的次数来表示(也就是每秒调制的符号数)，其单位是波特（Baud,symbol/s）。波特率是传输通道频宽的指标。如下图所示为1波特和2400波特。
每秒钟通过信道传输的信息量称为位传输速率，也就是每秒钟传送的二进制位数,简称比特率。比特率表示有效数据的传输速率，用b/s 、bit/s、比特/秒，读作：比特每秒。
波特率与比特率的关系：
比特率=波特率*单个调制状态对应的二进制位数
例如假设数据传送速率为2400符号/秒(symbol/s)(也就是波特率为2400Baud)，又假设每一个符号为4位(bit)，则其传送的比特率为(2400symbol/s) * (4bit/symbol)=9600bps. 若提高波特率，仍以4bit/波特（4bit/Hz）传送码元，则速率提高了，信息量增加了，同理如果保持波特率不变，提高每一个符号的传送码元为8bit/波特，则整个系统的信道容量提高了一倍到19200bps。
讲完上面的例子就会有人问，如果我不断增大波特率，和bit/波特那是不是可以无限制的提高信道的传输速度了么，其实不会有这样的事情出现，因为前面的香浓定理已经确定了信号的最大传输速率。这个时候大家再回想一下香农定理，其中W带宽决定了波特率，信噪比决定每波特可以传播的码元。更加通俗的解释一下，如果带宽小于2400Hz，那么就不可能实现1完成2400个周期也就达不到2400Baud；同理，如果信噪比很差，信号不够强，一个符号Band也没有办法表示4位（误码率会大大提高），这样就无法实现9600bps的速率了。
在射频传播中无法避免的就是衰减，从字面上的理解，衰减就是降低RF信号的强度降低，准确的说就是：信号在传输介质中传播时，将会有一部分能量转化成热能或者被传输介质吸收，从而造成信号强度不断减弱，这种现象称为衰减。如下图所示，信号振幅随时间不断减小的现象就是衰减。一般衰减用L表示
，其中Po表示衰减后的功率；pi表示衰减前的功率。在衰减情况下L的dB为负值，且Po小于pi。
射频传播中衰减存在的地方：
? 电缆中：电缆与接头之间的电阻使RF转化为热能
? 空气中：路径造成的能量扩散是衰减的最大因素，空气中的灰尘、雨雾均会造成衰减
? 系统中无源器件发热造成RF信号衰减
? 人为在系统中加入的衰减器（有益的）
特别强调的一点是，衰减并不一定是坏事，有很多时候为了保护电路在电路的前端进行衰减，或为了控制辐射范围在天线输出之前进行衰减，都是对整个系统有正向意义的事情。
增益是与衰减相反的一个特性，其结果是增加RF信号强度，射频的增益（非天线增益）都是通过有源器件产生的，可以理解为，要把一个信号放大一定要给它对应的能量才可以。一般增益用Gain表示
，其中Po表示衰减后的功率；pi表示衰减前的功率。在衰减情况下Gain的dB为正值，且Po大于pi。
衰减与增益的示意图如下：
这里大家要区分一点，天线的增益与射频的传输增益是不同的，天线的增益是增加在特定方向上的能量而不是其总能量增加了，天线一般是无源器件，无法提供额外的能量增强RF信号。如下图所示为一个锅型微波天线，其只是把所有能量汇聚在了主波瓣上，并没有新的能量增加。
3. 反射、折射与散射
许多物体都会对RF信号造成反射，如下图所示入射波遇到反射面时会发生反射，反射的大小与RF的频率和物体的材料有关，如：混凝土对RF有一定的反射，而金属几乎完全反射RF电离层对长波有吸收作用，但是对短波、超短波却吸收较少，反射较多。
反射的直接结果是造成多径(multipath)效应，接收端将收到来自不同路径的同一个信号。多径信号会破坏或抵消直接信号，在信号覆盖区造成空洞或间隔，影响通信质量，这个就是影响RFID在仓库等应用的识别率的问题根源（后面的章节会对该问题进行详细分析）。
折射是当RF信号经过不同密度的物体时所发生的传输方向偏转现象，如下图所示。如冷空气、雾都会使RF发生折射。在两种物体的交界面上，RF除了反射，也会发射折射而进入物体。在长距离通信时，折射会造成严重的问题。如：当大气层发生变化时，RF将改变方向而偏离目的地，使通信无法进行。
散射是反射的一种表现形式，RF信号被不均勻的反射物打散的现象，称作散射，如下图所示。沙尘、雾、树叶、不规则岩石…，都可造成散射。我们UHF RFID就是利用反向散射的技术来显示标签对读卡器的通讯的。
本小结内容的目的是让读者了解一个射频系统的信号是如何收发的，其需要的信号是什么样的，发射到空中又是什么样的。本节主要讲述一些原理性的知识，关于一些详细的技术指标和硬件设施会在阅读器一章讲解。
信号（signal）分模拟（analog）信号和数字（digital）信号。其中模拟信号既可表示信息，如下图所示，又可用作信息的“载体”，如下图所示。
图含有信息的模拟信号
图 单频模拟信号——“载体”
数字信号，尽用于表示信息下图所示。应用无线通信，必须将信息“加载”到“载体”上，称作调制。载体就是RF，称作载波。无论信息是模拟的还是数字的，载波一定是模拟的（RF）
图数字信号图
我们这里讲到的编码（Coding）和译码（Decoding），主要针对的信道编码和信道译码，并非密码学里面的编码方式和译码方式（研究HF RFID部分时需要研究密码学，本书主要针对UHF RFID，不存在密码学编码译码内容）。
信道编码：是以提高信息传输的可靠性为目的的编码。通常通过增加信源的冗余度来实现。采用的一般方法是增大码率或带宽。也就是说一般信道编码会增加一些信息，这些信息或者进行校验或者增强可靠性。
信道编码的种类很多如霍夫曼（Huffman）编码、费诺（Fano）编码香农-费诺-埃利斯(Shannon-Fano-Elias)编码等，我就不一一陈述了，这里跟大家介绍一个RFID里面最常见的编码方式曼彻斯特编码
曼彻斯特编码（Manchester Encoding），也叫做相位编码（ Phase Encode，简写PE），是一个同步时钟编码技术，被物理层使用来编码一个同步位流的时钟和数据。在曼彻斯特编码中，用电压跳变的相位不同来区分1和0，即用正的电压跳变表示1，用负的电压跳变表示0。因此，这种编码也称为相位编码如下图所示。由于跳变都发生在每一个码元的中间，接收端可以方便地利用它作为位同步时钟，因此，这种编码也称为自同步编码。曼彻斯特编码将时钟和数据包含在数据流中，在传输代码信息的同时，也将时钟同步信号一起传输到对方，每位编码中有一跳变，不存在直流分量，因此具有自同步能力和良好的抗干扰性能。但每一个码元都被调成两个电平，所以数据传输速率只有调制速率的1/2。
图 曼彻斯特编码
调制（modulation）就是对信号源的信息进行处理加到载波上，使其变为适合于信道传输的形式的过程，就是使载波随信号而改变的技术。一般来说，信号源的信息（也称为信源）含有直流分量和频率较低的频率分量，称为基带信号。基带信号往往不能作为传输信号，因此必须把基带信号转变为一个相对基带频率而言频率非常高的信号以适合于信道传输。这个信号叫做已调信号，而基带信号叫做调制信号。调制是通过改变高频载波即消息的载体信号的幅度、相位或者频率，使其随着基带信号幅度的变化而变化来实现的。而解调则是将基带信号从载波中提取出来以便预定的接收者（也称为信宿）处理和理解的过程。
调制的种类很多，分类方法也不一致。按调制信号的形式可分为模拟调制和数字调制。用模拟信号调制称为模拟调制；用数据或数字信号调制称为数字调制。按被调信号的种类可分为脉冲调制、正弦波调制和强度调制（如对非相干光调制）等。调制的载波分别是脉冲，正弦波和光波等。正弦波调制有幅度调制、频率调制和相位调制三种基本方式，后两者合称为角度调制。此外还有一些变异的调制，如单边带调幅、残留边带调幅等。脉冲调制也可以按类似的方法分类。此外还有复合调制和多重调制等。不同的调制方式有不同的特点和性能。
在通信中，我们常常采用的调制方式有以下几种：
（一）模拟调制：用连续变化的信号去调制一个高频正弦波
主要有：1.幅度调制（调幅AM，双边带调制DSBSC，单边带调幅SSBSC，残留边带调制VSB以及独立边带ISB）；
2.角度调制（调频FM，调相PM）两种。因为相位的变化率就是频率，所以调相波和调频波是密切相关的；
（二）数字调制：用数字信号对正弦或余弦高频振荡进行调制
主要有：1.振幅键控ASK；
2.频率键控FSK；
3.相位键控PSK；
（三）脉冲调制：用脉冲序列作为载波
主要有：1.脉冲幅度调制（PAM：Pulse Amplitude Modulation）；
2.脉宽调制（PDM：Pulse Duration Modulation）；
3.脉位调制（PPM：Pulse Position Modulation）；
4.脉冲编码调制（PCM：Pulse Code Modulation) ；
在RFID的应用场景中一般都是比较简单的调制方式且采用数字调制技术，最常见的是 ASK、PSK、FSK。下图为这三种调制的波形图。如UHF RFID使用ASK；LF RFID使用FSK；2.4GHz的一些RFID系统使用的PSK调制。
解调（demodulate]）是从携带消息的已调信号中恢复消息的过程。在各种信息传输或处理系统中，发送端用所欲传送的消息对载波进行调制，产生携带这一消息的信号。接收端必须恢复所传送的消息才能加以利用，这就是解调。解调是调制的逆过程。调制方式不同，解调方法也不一样。与调制的分类相对应，解调可分为正弦波解调（有时也称为连续波解调）和脉冲波解调。正弦波解调还可再分为幅度解调、频率解调和相位解调，此外还有一些变种如单边带信号解调、残留边带信号解调等。同样，脉冲波解调也可分为脉冲幅度解调、脉冲相位解调、脉冲宽度解调和脉冲编码解调等。对于多重调制需要配以多重解调。
既然我们已经了解了信号编码和调制，那么我们通过一个实例来加深一下对信号发射的过程的认识。这个实例是ISO/IEC 15693-2中的内容是关于标签向reader的通讯的调制过程。如图所示，标签需要发送的信号为“0”和“1”，其数字波形如图上的data；通过曼彻斯特编码后为图上所示的manchester coding的数字波形；subcarrier为副载波，其目的也是以提高信息传输的可靠性；最终要发出去的数字信号就变成了subcarrier modulation的数字波形；而最终发给Reader端的数据是一个射频信号，标签通过负载调制发射出的最终信号为13.56MHz载波的信号load modulation的信号。
图 调制实例图
下图为数据信号频谱图，左边为时域（Time domain），右边为频域图（Frequency domain）。从中可以看到原始信号的频谱fdata，其
；经过副载波调制后有效信号就被搬到了
，其
，而把原来的有效信号搬到了副载波频率上
；第三张频域图是把f0carrier搬移到了13.56MHz的载波上。
图 数据信号频谱图
通过这个实例的分析，我想大家一定对射频系统如何发射信号出去有了一定的了解了。
